차량용 벅 부스트 DC-DC 컨버터 IC

아이들링 스톱 탑재 차량의 시스템 안정성 향상에 기여

2018년 11월호 지면기사  /  편집부



로옴은 벅 부스트(승강압) 전원을 요구하는 자동차 ECU(Electronic Control Unit)용으로 업계 최저 소비전류와 안정 성능을 실현한 벅 부스트 DC-DC 컨버터 칩셋을 발표했다. 현재 샘플 출하 중이며, 2019년 1월부터 양산 예정이다. 이 칩셋은 부스트 기능이 있는 강압 DC-DC 컨버터 IC ‘BD8P250MUF-C’와 부스트 기능을 제공하는 드라이버 IC ‘BD90302NUF-C’로 구성된다.




로옴(ROHM)은 아이들링 스톱(Idling Stop) 탑재 차량의 클러스터 패널, 게이트웨이 등 승강압 전원을 필요로 하는 전자제어장치(Electronic Control Unit, ECU)용으로 업계 최저 소비 전류와 안정 성능(과도응답 특성)을 실현한 승강압 전원 칩셋을 발표했다.

이 칩셋은 승압 기능을 탑재한 강압 DC/DC 컨버터(BD8P250MUF-C)와 승압 전용 IC(BD90302NUF-C)로 구성된다. 메인 IC인 BD8P250MUF-C에는 새로운 발상의 승강압 제어 기술인 ‘Quick Buck Booster’를 탑재함으로써 후단에 BD90302NUF-C를 추가하는 것만으로, 성능면에서 우수한 강압 전원의 특성을 손상시키지 않고 승강압 전원을 구현할 수 있다.



승강압 전원으로서, 업계 최고 성능인 무부하 시 소비전류 8 μA, 출력 콘덴서 44 μF으로 출력 전압 변동 ±100 mV 동작을 실현(소비전류는 일반품 대비 70% 저감, 출력 콘덴서는 50% 저감)할 수 있다. 이에 따라, 아이들링 스톱 탑재 차량 등 단시간에 입력 전압 저하가 현저하게 발생하는 애플리케이션의 저전력화와 안정 동작에 기여한다.

또한 Quick Buck Booster에 의해 기존에는 실현할 수 없었던 승강압 전원과 강압 전원의 전원 기판과 주변 부품, 노이즈 대책의 공통화 설계가 가능하므로, 승강압 전원과 강압 전원을 각각 설계하는 경우에 비해 전원 기판의 개발 공수를 50% 줄일 수 있다.





개발 배경


최근 환경 성능이 요구되는 자동차 분야에서, 정차 시 엔진 및 모터를 멈추는 아이들링 스톱 탑재 차량이 증가하고 있다. ECU에는 아이들링 스톱 시 배터리 전압 저하에 의한 기능의 불완전, 아이들링 스톱 직후의 배터리 변동(cranking)으로 인한 오동작의 대책으로서 승강압 전원이 필요하다. 그러나 기존의 승강압 IC는 소비전류와 과도응답 특성에 과제가 있어, 아이들링 스톱의 한 차원 높은 보급을 위해 개선이 요구되고 있다.

로옴은 아날로그 설계 기술과 파워계 프로세스를 통해 실현한 고속 펄스 제어 기술 ‘Nano Pulse Control’을 탑재한 제품 등으로 자동차 전원 시장을 선도하고 있다. 이번에는 아이들링 스톱과제를 해결하는 승강압 제어 기술 Quick Buck Booster를 중심으로, 로옴의 자동차 전원 기술을 집대성한 승강압 전원 칩셋을 개발했다.




특징


승강압 전원으로 업계 최고의 저소비 전류와 과도응답 특성 실현
칩셋을 구성하는 강압 DC/DC 컨버터 BD8P250MUF-C에는 아날로그 설계 기술을 기반으로 개발한 승강압 제어 기술인 Quick Buck Booster를 탑재했다. 승강압 전원에 비해 성능면에서 우수한 강압 전원의 특성을 손상시키지 않고 승강압 전원으로 간단히 전환할 수 있다. 따라서 승강압 칩셋으로 사용할 때도 무부하 시 소비전류 8μA, 출력 콘덴서 44 μF으로 출력전압 변동 ±100 mV 동작을 실현할 수 있으므로, 업계 최고의 승강압 전원(소비전류는 일반품 대비 70% 저감, 출력 콘덴서는 50% 저감)으로서 애플리케이션의 저전력화와 안정 동작, 콘덴서의 소형화 및 비용절감에 기여한다.



업계 최초, 동일 기판 상에서 승강압과 강압 전환 용이

Quick Buck Booster를 탑재한 칩셋 구성으로, 기존에는 실현할 수 없었던 승강압 전원과 강압 전원의 전원 기판, 주변 부품, 노이즈 대책의 공통화 설계가 가능하다. 따라서 승압 전용 IC를 추가하는 것만으로 강압 전원에서 승강압 전원으로 간단히 전환할 수 있어, 승강압 전원과 강압 전원을 각각 따로 설계하는 경우에 비해 개발 공수를 50% 줄일 수 있다.

Low noise 성능과 AM 라디오 대역 비간섭으로 안정 동작에 기여
BD8P250MUF-C에는 EMI 노이즈 대책용 스펙트럼 확산(Spread Spectrum, SS) 기능이 탑재돼 있다. 따라서 자동차 부품의 EMC 규격인 CISPR25를 만족하는 Low EMI를 달성했다. 동시에 로옴의 독자적인 초고속 펄스 제어 기술인 Nano Pulse Control을 탑재함으로써 AM 라디오 대역(1.84 MHz Max.)에 영향을 미치지 않는 2.2 MHz 동작을 상시 실행함과 동시에 최대 36 V의 고전압 입력에 대해 ECU가 구동하는 5 V의 안정 출력도 실현한다.

자동차 ECU의 전원에 요구되는 ‘낮은 전자파 방해 성능’, ‘고전압 입력과 저전압 출력으로 AM 라디오 대역 비간섭’을 동시에 실현해 노이즈가 우려되는 오토모티브 시스템의 안정 동작에 기여한다.


 

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